偏振模色散和偏振相关损耗效应在偏振复用中的影响

论文摘要

本论文的资助来源为:天津市应用基础研究计划基金资助项目(项目编号:06YFJZJC00400)。随着信息化的迅猛发展,人们对通信网络的要求也在迅速增长,光纤通信正在向着更高速、更大容量、更低成本的方向发展。本论文从偏振光的基本理论分析出发,全面系统地研究了偏振模色散(Polarization Mode Dispersion PMD)和偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss PDL)的相关理论和特性,介绍了波分复用(Wave Division Multiplexing WDM)技术的新选择——偏振复用(Polarization Division Multiplexing PDM)系统,并且分别分析了PMD和PDL及其共同作用对偏振复用系统的影响。本论文的工作主要包括了以下几个方面的内容:一、描述了偏振复用系统,对其应用及结构做出分析二、偏振光的理论分析1.详细介绍了偏振光的各种表示方法,如Jones矢量、Stokes矢量、Poincare球表示和偏振器件的传输矩阵的表示,及其之间的转化关系。2.阐述了偏振度(Degree of Polarization DOP)的测量方式。三、PMD的理论分析及实验1.全面介绍了PMD的基本理论及其产生的成因。2.对光纤链路中PMD进行数值计算,并分析了一阶及二阶PMD的理论模型和对光纤链路产生的影响。3.对PMD模型在偏振复用系统中对正交信道产生的串扰进行仿真。4.搭建PMD的实验系统,并对实验结果进行分析。140ps处串扰已达1:1。四、PDL的理论分析及实验1.系统地介绍了光纤中的PDL的产生原因。2.根据建立的数学模型展开讨论,进行数值仿真。3.总结PDL实验系统的搭建及实验工作,进行了[0, 10dB]的衰减实验。五、整合PMD和PDL实验系统,建立综合效应的级联模型,数值仿真之后并用实验加以验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 偏振复用系统发展及研究状况
• 1.2 本文的研究意义
• 第二章 光纤中的偏振光的基础理论
• 2.1 偏振光概述
• 2.2 光纤中偏振光的描述
• 2.2.1 偏振光的Jones 矢量表示法
• 2.2.2 偏振光的Stokes 参量表示法
• 2.2.3 Jones 矢量和Stokes 参量之间的转换
• 2.3 偏振光的偏振度
• 2.4 偏振复用系统中的串扰
• 2.5 本章小结
• 第三章 偏振模色散及其在偏振复用系统中的影响
• 3.1 偏振模色散的产生原因
• 3.1.1 单模光纤中的双折射
• 3.1.2 群速度与相速度
• 3.2 偏振模色散的相关理论
• 3.2.1 偏振模式耦合
• 3.2.2 偏振主态理论
• 3.2.3 PMD 矢量
• 3.3 偏振模色散对偏振复用系统产生的信道串扰的理论分析
• 3.3.1 DGD 对DOP 的影响
• 3.3.2 DGD 对串扰的影响
• 3.4 偏振模色散对偏振复用系统产生串扰的相关实验
• 3.4.1 PMD 引起的串扰相关实验的构想
• 3.4.2 PMD 引起的串扰相关实验系统搭建及其解决方案
• 3.4.3 PMD 引起的串扰相关实验数据及讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 偏振相关损耗及其在偏振复用系统中的影响
• 4.1 PDL 的基本概念
• 4.2 PDL 对偏振复用系统产生的正交性缺失和串扰的理论推导
• 4.3 PDL 对偏振复用系统产生的正交性缺失和串扰的相关实验
• 4.3.1 PDL 引起的正交性缺失的相关实验构想
• 4.3.2 PDL 引起的正交性缺失的相关实验系统搭建与实验结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 PMD 与PDL 综合效应分析及其在偏振复用系统的影响
• 5.1 PMD 与PDL 综合效应产生串扰的理论分析
• 5.2 PMD 与PDL 综合效应产生串扰的实验验证及结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢